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IODP海底山脉探测获有关海床形成新发现

2012-05-03      来源:中国科学报     作者:郑文江
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  近日,综合大洋钻探计划(IODP)取得新成果。科学家在对亚特兰蒂斯海底山脉的勘探过程中获得了有关海床形成机理的新认识。
  亚特兰蒂斯海底山脉是一典型的海洋核心复合体,而且其在最近100万年内形成,相对年轻,是研究地壳板块断层、岩浆和海水之间相互作用、循环影响以及由此导致海洋核心复合体形成与演化过程的理想对象。
  此次海底探测是IODP首次成功进行的实地探测(而非此前采用的远程探测),探测对象集中在该山脉海床下800~1400米间被海流或断层滑动所改变的狭窄区域(海洋盆地形成的典型区域),以及迄今为止属性为发生变化的辉长岩。
  结果表明,亚特兰蒂斯海底山脉的岩石组成并非海床的典型组成——火山玄武岩,而是通常只出现在深部海底地壳组成中的岩石类型,如:辉长岩和橄榄岩。该结果之所以与之前的完全不同,主要是因为此前研究集中在较浅的岩层,岩石物理属性由于海水的渗透侵蚀作用已经发生改变。
  同时,科学家还获得了平时难以获得的辉长岩属性特征及其在地震勘测中的表现特征。研究发现,狭窄区域的辉长岩属性和未发生改变的辉长岩背景属性不同,地震波通过二者所在区域的传播速度明显不同,并且相邻两个海底断层的温度也有微弱差别,这说明在这些区域发生了海水的缓慢渗透。
  根据此次勘探所获得的数据,科学家不仅能够绘制出海底地壳的地球物理结构,而且还能够推断出在坚硬外壳包裹之下更深海水的流动模型。这是量化海洋与地壳之间化学交换或生物学交换等级与容量的关键一步。
  在海床延展中心,新的海洋地壳的形成是非常复杂的,此次勘探研究成果为我们展示了该区域海洋地壳的形成场景:当构造板块分离时,在分离位点的中心,伴随着板块的延伸、断层作用以及海底地壳岩浆的入侵,亚特兰蒂斯新板块形成了。当从地幔中冒出的岩浆减少时,板块间的断层不断发展,地壳深层部分沿着这些断层向上移动,可以到达海底表面。这个过程导致海洋核心复合体(OCC)的形成,该过程与美国西南部盆地和山脉地区的形成过程类似。
  此次勘探研究不仅极大地提升了科学家探求海洋地壳结构和成分的能力(包括推算海洋地壳形成年龄),获得了研究海洋地壳形成的新方法,而且也为进一步认识断层形成机理和地震研究提供了至关重要的基准数据。(郑文江)

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